岳 磊，馬亞平，徐俊強(qiáng)

（國防大學(xué)，北京 100091）

聯(lián)合作戰(zhàn)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要樣式，如何在多軍兵種指揮控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)方便、及時、靈活、有效的信息共享，要求指揮控制（C2）系統(tǒng)在一個互操作能力的高層次上交換信息。為了達(dá)到這種互操作的層次，不僅信息被交換，而且隱含在信息后面的語義也需要被交換[1]。本體技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題帶來了新的途徑。

本體通過捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的術(shù)語，從不同層次的形式化模式給出這些術(shù)語和術(shù)語之間相互關(guān)系的明確定義，通過概念之間的關(guān)系來描述概念語義[2]。C2領(lǐng)域本體不僅給出了這一領(lǐng)域和與其相關(guān)COIs（利益共同體）共同認(rèn)可的術(shù)語，更重要的是提供了一種更好的結(jié)構(gòu)，來說明C2是什么，不是什么[3]，并且用一種明確的格式提供所有的已經(jīng)知道的C2領(lǐng)域知識。這種知識可以被自動的語義處理過程所利用。

國外關(guān)于C2領(lǐng)域本體構(gòu)建研究的總體狀況是:研究項目多、研究范圍廣泛、研究成果豐富、有較多的成果可以借鑒。美國已經(jīng)建成了一個戰(zhàn)略C2本體知識庫[4]。其C2核心本體也正在發(fā)展之中。國內(nèi)針對C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方面的研究開展得較晚，但已引起廣泛的重視。

討論C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建就要討論本體描述語言、領(lǐng)域本體的構(gòu)建方法和構(gòu)建工具這三方面的問題。本文主要討論C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建方法。關(guān)于本體描述語言可參見文獻(xiàn)[5]，關(guān)于本體構(gòu)建工具可參見文獻(xiàn)[6-7]。

1 C2領(lǐng)域本體定義

1.1 C2的概念及其過程

對于 C2的定義，各國有不同的理解，如美軍將其定義為指揮控制是在完成任務(wù)時指揮員對所屬部隊的權(quán)力使用與指導(dǎo)。它通過指揮員在完成任務(wù)中的計劃,管理,協(xié)調(diào)和控制部隊和行動中利用安排人員、裝備、通信、設(shè)施和程序履行[8]。我軍認(rèn)為指揮是為達(dá)到一定目的而組織、協(xié)調(diào)人員行動的組織活動，包含有統(tǒng)御、領(lǐng)導(dǎo)、命令等含意[9]；控制是指揮者為實現(xiàn)決策、計劃的要求，以命令、指示等形式對被指揮者的行動進(jìn)行的駕馭與支配，是軍隊指揮中的一種活動。在具體的內(nèi)容上，包括控制部隊行動的目標(biāo)、控制部隊行動的方法、控制部隊行動的時間、控制部隊行動的范圍和控制部隊行動的轉(zhuǎn)換等幾個方面[10]。對于C2，在我軍的權(quán)威詞典里（如軍語、條令、軍事詞典等）沒有給出一個嚴(yán)格的定義，但 C2過程可以通過作戰(zhàn)過程充分描述出來。

雖然各國對C2的定義理解不同，但C2的過程卻大體相似。C2的整個過程是為完成特定的任務(wù)，通過收集情報，分析判斷情況、做出決策，然后根據(jù)決策制定作戰(zhàn)計劃，下達(dá)命令，監(jiān)督執(zhí)行，在執(zhí)行的過程中分析任務(wù)完成情況，與預(yù)定目標(biāo)做出比較，根據(jù)情況調(diào)整計劃、命令，最終達(dá)到一個預(yù)期目標(biāo)的一個閉環(huán)的過程。見圖1。

圖1 C2組織過程流程圖

1.2 本體及其與C2的關(guān)系

本體是相對于一個共享概念的、正式的和明確的表達(dá)[11]，是在一個領(lǐng)域中對概念、對象和關(guān)系的描述。它包含每一個概念的相關(guān)屬性（包括屬性的限制條件）。

為了在聯(lián)合作戰(zhàn)中有效地共享和充分利用信息，C2信息系統(tǒng)將不得不考慮互操作問題。一個解決辦法是利用代理間的通信構(gòu)建一個表達(dá) C2領(lǐng)域的共享模型的通用本體?；贑2領(lǐng)域本體，可以在C2系統(tǒng)、參與的人員之間更方便地實現(xiàn)信息交換，并能夠提供一個共享的情況理解的機(jī)制。

1.3 C2領(lǐng)域本體的定義

參考Leslie Winters和Andreas Tolk的定義[3]，本文給出C2領(lǐng)域本體的定義如下:

C2領(lǐng)域本體是一個針對C2領(lǐng)域可共享的概念形式化、明確的規(guī)范，是一個綜合的表示性的人造物。C2領(lǐng)域本體包含分類法作為其中的一部分，表示性的單元指明C2一般概念、定義的類和它們之間的關(guān)系。C2領(lǐng)域本體可以作為參考來對C2領(lǐng)域知識進(jìn)行描述和推理。

其中，概念是對領(lǐng)域中的真實實體和事件及其相互之間關(guān)系的描述；形式化是指本體能通過本體語言編碼，使得計算機(jī)可讀，所包含的內(nèi)容能被計算機(jī)所理解，并可以被計算機(jī)處理；明確的意思是在本體規(guī)范中所使用的概念、約束都必須明確地定義；共享是指本體在領(lǐng)域內(nèi)被群體所能共同理解。C2領(lǐng)域本體是C2領(lǐng)域知識表示、共享、重用、互操作和集成的基礎(chǔ)。

2 C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法

盡管C2領(lǐng)域本體的功能作用已經(jīng)被認(rèn)識，并逐漸得到應(yīng)用，但由于目前本體工程學(xué)相對不成熟，本體構(gòu)建的方法學(xué)還沒有成熟的理論作指導(dǎo)，加之C2基于過程的特征和易受人的因素影響，使得建模非常困難，導(dǎo)致現(xiàn)在C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建還缺乏系統(tǒng)的、工程化的方法。

2.1 三種典型的C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法

2.1.1 簡單的C2領(lǐng)域本體構(gòu)建法（SC2M）

SC2M（a simple command &control ontology）法[12]是構(gòu)建簡單的C2領(lǐng)域本體的一種方法，建立在七步法[13]的基礎(chǔ)之上，目標(biāo)是創(chuàng)建一個C2領(lǐng)域里的邏輯框架、一個理論基礎(chǔ)研究、一種分類，提供一個對C2領(lǐng)域基礎(chǔ)理解的本體。通過SC2M法可以使用我們盡快地掌握C2領(lǐng)域本體構(gòu)建的方法、特點，有助于我們對C2領(lǐng)域本體構(gòu)建一個清晰的、直觀的認(rèn)識。

SC2M的過程如圖2所示。

圖2 SC2M法的基本過程

SC2M法分為七步:第一步是確定C2領(lǐng)域本體的領(lǐng)域與范圍，這一步可以通過對一些基本問題的回答來完成，如本體涵蓋的領(lǐng)域是什么？該本體的用途是什么？也就是說我們希望這種本體回答什么類型的問題等。這些問題的答案可以在本體的設(shè)計過程中有改變，主要的作用是在特定的時間內(nèi)幫助我們限制模型的范圍。除此之外，還可以通過一系列能力問題來確定研究本體范圍；第二步是考慮重用已存在的本體或本體片斷，選擇并評估存在的本體，找出與項目相關(guān)的本體或本體片斷重用；第三步是列出本體中重要的術(shù)語，列出與C2相關(guān)的概念、術(shù)語；第四步是定義類和類分級，定義C2領(lǐng)域的概念，根據(jù)概念創(chuàng)建類，并進(jìn)行分級；第五步定義類的性質(zhì)—屬性，包括類的內(nèi)部、外部屬性以及與其它成員的關(guān)系；第六步是定義屬性的特征；最后一步創(chuàng)建實例，創(chuàng)建分級中類的獨立的實例。

SC2M法基本上是七步法在構(gòu)建C2領(lǐng)域本體中的應(yīng)用，雖然提供了較詳細(xì)的方法步驟，易于掌握，但SC2M法沒有充分考慮C2領(lǐng)域的特殊性和復(fù)雜性，不適用于構(gòu)建C2領(lǐng)域中一個用來支持正式的邏輯論點和論據(jù)的本體[12]，但作為一種通用的方法，我們可以借鑒其中的一些步驟，來形成針對具體項目的方法。

2.1.2 核心C2本體構(gòu)建法(CC2OM)

CC2OM法[4]是在條令模型和現(xiàn)實主義觀點的基礎(chǔ)上提出的一個構(gòu)建簡明的、組合式的、可擴(kuò)展的核心C2本體的方法。核心C2本體應(yīng)該包含在任何C2環(huán)境中需要被交換的詞，其內(nèi)容與結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于聯(lián)合作戰(zhàn)，陸軍、海軍，空軍，太空與網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)。本體中的術(shù)語必須能應(yīng)用于從維和作戰(zhàn)到小沖突和高強(qiáng)度的沖突的所有的沖突范圍。這些術(shù)語必須能從戰(zhàn)略層的戰(zhàn)爭擴(kuò)展到戰(zhàn)術(shù)層的戰(zhàn)爭。這一方法從分析核心C2本體的內(nèi)容與可擴(kuò)展性入手，通過分析條令的模型和領(lǐng)域（現(xiàn)實的）來完成C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建。核心C2本體作為通用上層本體的擴(kuò)展，可以被擴(kuò)展到各種C2相關(guān)的子領(lǐng)域本體。

CC2OM法的主要過程是:分析核心C2本體的內(nèi)容與可擴(kuò)展性，明確核心C2本體的內(nèi)容、范圍與作用，定義C2核心領(lǐng)域，識別它的邊界；通過分析條令的模型和領(lǐng)域（現(xiàn)實的）來構(gòu)建C2本體。首先根據(jù)C2的6個部分分析條令模型，然后進(jìn)一步分析三個條令模型:空軍OODA環(huán)（the Air Force OODA Loop）, 海軍陸戰(zhàn)隊C2模型（the Marine Corps C2 Model）和目標(biāo)處理過程（the Targeting Process），識別出C2領(lǐng)域高頻率出現(xiàn)的詞，并根據(jù)它們之間的關(guān)系進(jìn)行分類分層；在核心C2本體的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，圍繞C2環(huán)對C2核心本體進(jìn)行語義擴(kuò)展，不斷發(fā)展完善，最終擴(kuò)展到各種C2相關(guān)的子領(lǐng)域本體。圖3展示了核心C2本體與其它本體的關(guān)系。

圖3 C2領(lǐng)域本體與其它本體的關(guān)系

CC2OM法是一種專門針對核心C2本體構(gòu)建的方法，與一些已經(jīng)實際使用的本體構(gòu)建方法相比，只是一個方法原型，缺乏一些具體的方法步驟，離實用還有很大的差距。但給我們的啟示是可以首先建立核心C2本體，然后在此基礎(chǔ)上不斷地擴(kuò)展完善，最終構(gòu)建出滿足我們需要的C2領(lǐng)域本體。

2.1.3 九步法

九步法[14]是美軍卓越軟件中心和 C2核心作戰(zhàn)電子信息工作小組(U.S. Army Center for Software Excellence and C2 Core Operational Content Working Group)開發(fā)的一種構(gòu)建C2核心本體的方法。C2核心[3]是由美軍聯(lián)合部隊司令部和國防部負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)與信息集成的國防部助理秘書辦公室共同領(lǐng)導(dǎo)來完成的成果。目的是把 C2數(shù)據(jù)詞匯的一個子集標(biāo)準(zhǔn)化，提供一個基于 XML的消息可理解和互操作的、通用的結(jié)構(gòu)化的和語義的基礎(chǔ)，使在 C2領(lǐng)域達(dá)到更高層次的信息交互能力。根據(jù)九步法2009年6月完成“測試基礎(chǔ)”（初步的可重用的組件,過程, 適應(yīng)性規(guī)則, 文檔），同年9月經(jīng)過C2產(chǎn)品組合數(shù)據(jù)與服務(wù)指導(dǎo)委員會批準(zhǔn)，2010年第4季度完成了適合早期的采用者和控制/測試事件的 1.0版，適合執(zhí)行假設(shè)的連續(xù)測試的 2.0版將于2011年第4季度完成。圖4展示了九步法的基本原理。

圖4 九步法基本原理框圖

構(gòu)建 C2核心是一個混合由頂向下和由下向上方法的過程。主要步驟包括:初步的領(lǐng)域分析、識別領(lǐng)域邊界、識別類和子類、盯著實例（戰(zhàn)術(shù)）層、對象領(lǐng)域?qū)＜逸斎?；識別條令資源，在各種條令中選擇與C2相關(guān)的條令；選取高頻率術(shù)語和定義，在已選擇出的各種條令（如JP 5-0 Joint Operation Planning聯(lián)合作戰(zhàn)計劃、JP 1-02 DoD Dictionary of Military and Related Terms國防部軍事和相關(guān)術(shù)語詞典、JP 3-13.1 Joint Doctrine for Command and Control聯(lián)合指揮控制條令、JP 3-0 Joint Operations聯(lián)合作戰(zhàn)、FM 3-0 Operations等），C2模型（如 JC3IEDM[15]Joint Consultation Command and Control Information Exchange Data Model聯(lián)合參考、指揮與控制信息交互數(shù)據(jù)模型），以及其它的一些相關(guān)成果（如DoDAF 美國國防部體系結(jié)構(gòu)框架和北約體系結(jié)構(gòu)框架 NATO Architectural Framework (NAF)中的作戰(zhàn)視圖Operational Views等）中。按照10/90原則，在C2領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c下，選取高頻率 C2術(shù)語和定義；開發(fā)分類和關(guān)系，把上一步中選出來的術(shù)語和定義放置到一個分級的分類中，并確定它們的關(guān)系；映射到UCore[3]2.0分類，把上一步中的類映射到UCore 2.0分類；擴(kuò)展到實例層術(shù)語（詞匯表）；要求對象領(lǐng)域?qū)＜业姆答?，征?C2領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?；修改并對?gòu)建的本體進(jìn)行完善；對本體做現(xiàn)場實驗。

與前兩種方法相比，九步法更加成熟，充分利用了各種條令資源，為我們構(gòu)建 C2領(lǐng)域本體提供了很好的參考作用，但這一方法適用于美國、北約這種有大量條令資源可以利用的國家、組織，對于其它缺乏這方面成果的國家和地區(qū)不適用，不適用于從頭開始的構(gòu)建。

2.2 各種方法的比較

本文總結(jié)了以上各種本體構(gòu)建方法的優(yōu)、缺點,并對它們進(jìn)行比較，如表1所示。

表1 C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法比較表

SC2M法與CC2OM法僅僅是方法模型，沒有根據(jù)它們構(gòu)建出實際可應(yīng)用的C2本體，當(dāng)面對具體的項目構(gòu)建真正的可應(yīng)用的本體時，這些方法的有效性難以保證。九步法是結(jié)合具體的項目提出的C2本體構(gòu)建方法，已經(jīng)有經(jīng)過實際驗證的本體成果，是相對成熟的方法，在C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方面起著重要的作用。

通過上述領(lǐng)域本體構(gòu)建方法的分析，要達(dá)到對C2領(lǐng)域本體構(gòu)建研究的目的, 應(yīng)針對C2的特點，根據(jù)現(xiàn)存的方法及其適用范圍選擇適合這一領(lǐng)域的本體構(gòu)建方法；或借鑒這些方法的框架和步驟，綜合使用不同的構(gòu)建方法，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，總結(jié)出適合自己的方法。

3 C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法存在的問題

總的來說，由于C2過程復(fù)雜，加之本體構(gòu)建方法本身還不成熟，C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法存在著以下主要問題:

一是由于C2領(lǐng)域的復(fù)雜性，C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建必須要C2領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c，而這些專家不是所使用的本體語言的專家，常不能很好地利用表達(dá)它們的語言結(jié)構(gòu)，不能準(zhǔn)確地捕獲關(guān)于這個領(lǐng)域的豐富的知識。

二是為了構(gòu)造高質(zhì)量的本體，各種方法實際上都需要使用一種本體設(shè)計工具，而現(xiàn)存的本體構(gòu)建工具大都是國外開發(fā)者開發(fā)的，對中文的支持有限[16]。這就導(dǎo)致我們在用中文開發(fā)C2本體時，需要在不同的語言之間轉(zhuǎn)換，很容易產(chǎn)生本體映射的問題。

三是本體的評估需要明確的可測量的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及工具與方法的支持[17]，尤其在選擇重用相關(guān)本體和對構(gòu)建的本體進(jìn)行評估時，對于C2領(lǐng)域本體的評估缺乏相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和專門的工具與方法。

四是由于本體集成是關(guān)于語義的集成，是一個非常復(fù)雜的過程，集成過程中會產(chǎn)生各種問題。到目前為止，仍沒有理想的本體集成方法和工具[18]。在C2本體構(gòu)建中，需要集成不同的本體創(chuàng)建者和使用本體建模方法的不同開發(fā)者的本體，導(dǎo)致了C2本體集成的復(fù)雜性和困難性。

此外，由于國外對C2本體領(lǐng)域研究時間長，除了一些C2相關(guān)的本體可以直接用于重用外，許多C2的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)和建模的成果都可以考慮用來形成C2領(lǐng)域本體，至少可以作為構(gòu)建C2領(lǐng)域本體的參考[3,19-20]，國外的許多方法都應(yīng)用到了這些成果，如JC3IEDM，C2核心等，而我們?nèi)狈ο鄳?yīng)的成果，因此構(gòu)建起來更加困難。

未來C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法應(yīng)從C2核心的構(gòu)建入手，從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，在C2領(lǐng)域?qū)＜液图夹g(shù)專家的共同努力下，對現(xiàn)有本體構(gòu)建方法進(jìn)行完善發(fā)展，重點是制定C2領(lǐng)域本體的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)以及開發(fā)相應(yīng)的配套評估方法與工具。

4 結(jié)束語

本體技術(shù)的發(fā)展為在 C2領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)語義層次的互操作能力提供了一個新的途徑。但由于 C2所涉及的范圍巨大，過程之間相互關(guān)系復(fù)雜，C2本體應(yīng)用目的的不同，加之現(xiàn)代戰(zhàn)爭中 C2的邊界變得越來越不明確（戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù) C2之間的劃分）。此外，當(dāng)前 C2依賴的其它作戰(zhàn)領(lǐng)域（如部隊管理、后勤、情報）也缺乏成熟的本體以及戰(zhàn)爭不斷發(fā)展的特性等都造成C2領(lǐng)域本體的構(gòu)建充滿了復(fù)雜性和艱巨性[3]。本文首先給出了 C2領(lǐng)域本體的定義，接著介紹了三種典型的 C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法，并對三種方法的優(yōu)缺點進(jìn)行了總結(jié)，最后對現(xiàn)在 C2領(lǐng)域本體構(gòu)建方法存在的問題進(jìn)行了分析，提出了建議。

像其它領(lǐng)域本體構(gòu)建面臨的挑戰(zhàn)一樣，C2領(lǐng)域本體的開發(fā)和完善是一個反復(fù)迭代的過程，不會一蹴而就。隨著本體技術(shù)的發(fā)展，以及我們不斷的努力，最終會成功地構(gòu)建滿足各種應(yīng)用需求的C2領(lǐng)域本體。

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